チョウ類のベイツ型擬態に関わる3つの擬態形質の獲得メカニズムとスーパージーン

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K19381
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 古俣 慎也 東京工業大学, 生命理工学院, 研究員 (70981786)
• Project Period (FY): 2023-08-31 – 2025-03-31
• Keywords: 全ゲノムアセンブリ / ゲノムリシーケンス / RNAシーケンス / 飼育系の確立

Outline of Annual Research Achievements

生物は複数の形質の組み合わせで適応的な表現型となることがあり、ベイツ型擬態においても複数の形質がモデルに似ることが必要である。本研究では、アゲハチョウ科のチョウに見られる3つの擬態形質（後翅と腹部の色彩パターンと翅のかたち）に関わる遺伝、分子メカニズムを明らかにして、さらに3つの擬態形質の制御メカニズムを形質間で比較することで複数の擬態形質の獲得、進化メカニズムとスーパージーンの実態解明をめざす。
これまでに、擬態形質の一つである尾状突起に多型のあるクロアゲハのオスでPacBioのHiFiシーケンス行い、ゲノムアセンブリを行った。酢酸菌などのコンタミネーションを取り除き、全ゲノム配列を決定した。Hifiasmによるアセンブルでは、30本のほぼ染色体レベルのコンティグが得られ、ゲノムサイズは２７０Mbであった。また、クロアゲハの複数の組織におけるRNAシーケンスを行い、RNAシーケンス、近縁種の遺伝子アノテーション、ab initio予測などを用いて遺伝子アノテーションを進めている。さらに、尾状突起のない台湾産クロアゲハ7個体と尾状突起のある沖縄産クロアゲハ5個体を用いて、ゲノムリシーケンスを行いリード情報を取得した。これらのリード情報を用いて、尾状突起に関連するゲノム領域の特定を進めていきたい。
また、今年度は3つの擬態形質をもつ擬態型のナガサキアゲハを取得して飼育系を確立した。今後、擬態型ナガサキアゲハを用いて、3つの擬態形質でATAC-seqやRNAi、RNAシーケンスを行っていく。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画通り、クロアゲハの全ゲノムシーケンスを行い配列決定することができた。また、クロアゲハのゲノムリシーケンス、RNAシーケンスなど必要な配列情報を得ることができ、次年度の全ゲノム関連解析などをする準備ができた。
さらに、ナガサキアゲハについても日本国内では入手が難しい擬態型ナガサキアゲハを取得して飼育系を確立したことで、擬態型ナガサキアゲハを用いたATAC-seq、RNAi、RNAシーケンスをする準備ができた。

Strategy for Future Research Activity

次年度はクロアゲハの遺伝子アノテーションを行い、台湾と沖縄のクロアゲハのゲノムリシーケンスデータを用いて全ゲノム関連解析（GWAS）を行うことで、尾状突起の有無を制御する原因領域を調査する。
擬態型ナガサキアゲハについては、蛹期の後翅と腹部、翅のかたちが決定すると思われる幼虫の翅原基でATAC-seq、RNA-seqを行う。RNA-seqについては、RNAiが可能な蛹期の後翅と腹部については擬態を制御するdoublesex遺伝子をノックダウンした組織とノックダウンしていない組織で行う。ATAC-seqとRNA-seqの結果から擬態型と非擬態型のスイッチングを行うdoublesex遺伝子の下流遺伝子について形質間で比較を行う。また、クロアゲハで得られた尾状突起に関わる原因遺伝子について、ナガサキアゲハの擬態型でも尾状突起の制御に関わっているか発現パターンなどみて確認を行う。

Causes of Carryover

RNAシーケンス、DNAシーケンスにかかる費用が当初の予定よりも安かったため差額が生じた。そのため、次年度に実施予定のATACシーケンスのサンプル数を増やしたい。